一种土壤中微塑料的提取装置及提取方法 |
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| 申请号 | CN201811558281.7 | 申请日 | 2018-12-19 | 公开(公告)号 | CN109682654A | 公开(公告)日 | 2019-04-26 |
| 申请人 | 河南大学; | 发明人 | 张成丽; 张伟平; 周艳梅; 陈志凡; 任少云; 钱静; 马建华; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种 土壤 中微塑料的提取装置及提取方法，该装置包括分离池、储液罐和回液池，所述储液罐和分离池之间设置进液管，回液池与储液罐之间设置出液管，进液管和出液管管路上设置 蠕动 泵 ，分离池和回液池之间设置至少一层过滤组件，所述过滤组件包括环型筛网和滤膜，滤膜设置在环型筛网上，分离池底部设置搅拌器；本发明利用浮选液可以将土壤中混杂的 密度 较轻的微塑料颗粒悬浮在溶液上层即非沉淀层，而较重的 沉积物 依然在溶液底层即沉淀层，然后通过不断的加入浮选液使分离池中溶液溢出，悬浮在非沉淀层的微塑料颗粒随溶液溢出至过滤筛网并被过滤筛网上的滤膜隔离，从而达到分离的目的，本发明的装置简单，易于操作，分离时间短且分离效果好。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种土壤中微塑料的提取装置，包括分离池（4）、储液罐（8）和回液池（3），其特征在于，所述储液罐（8）和分离池（4）之间设置进液管（7），所述回液池（3）与储液罐（8）之间设置出液管（6），进液管（7）和出液管（6）管路上设置蠕动泵（1），所述蠕动泵（1）为多通道蠕动泵（1），分离池（4）和回液池（3）之间设置至少一层过滤组件，所述过滤组件包括环型筛网（2）和滤膜（10），所述滤膜（10）设置在环型筛网（2）上；所述分离池（4）底部设置搅拌器（5），搅拌器（5）连接至电机（9）。 |
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| 说明书全文 | 一种土壤中微塑料的提取装置及提取方法技术领域[0001] 本发明涉及固体废弃物处理技术领域，具体涉及一种土壤中微塑料的提取装置及提取方法。 背景技术[0002] 塑料的出现改变了我们的生活方式。由于这种材料能够在较大的温度范围内使用、具有较低的热导率、较大的强度重量比、生物惰性、耐用性等优势，在全世界范围内得到了极为广泛的应用，从家庭用品到个人卫生用品，从服装、包装到建筑材料，塑料制品出现在人类生活的方方面面，正是由于其使用的广泛性，自20世纪50年代被投入大规模生产以来,世界塑料产量呈现出了指数增长的趋势，由上世纪50年代的500万吨上升到2016年的3.22亿吨。 [0003] 在享受塑料制品为生活增添便利的同时，人们也越来越意识到这种材料对环境的危害。2015年《科学》杂志上发表的一份最新研究计算了2010年由陆地排放进入海洋的塑料垃圾总量，结果表明192个沿海国家总共向海洋环境中排放了480-1270万吨左右的塑料垃圾。塑料制品在陆地和水生环境中解体后，最终形成数以万计的微塑料颗粒。微塑料为尺寸介于0.2-5.0 mm的塑料粒料、微纤维、塑料颗粒、泡沫塑料或者薄膜等，是环境中一类不断增加的新兴污染物。 [0004] 水环境中微塑料污染与危害已引起了科学界的重视，近几年许多学者做了大量的科学研究。目前，国内外关于微塑料污染的研究主要集中于海洋环境，而土壤微塑料污染的相关研究却非常少。因此，土壤微塑料的相关研究，目前仍未有高效准确的方法可以将其从土壤中分离出来，这严重制约着微塑料污染有关研究的深入开展。目前，急需探寻一种简单高效的土壤微塑料的提取方法，为土壤微塑料污染的深入研究提供基础方法。 发明内容[0005] 本发明的目的是提供一种结构简单、分离效率高的土壤中微塑料连续提取装置及方法。 [0006] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种土壤中微塑料的提取装置，包括分离池、储液罐和回液池，所述储液罐和分离池之间设置进液管，所述回液池与储液罐之间设置出液管，进液管和出液管管路上设置蠕动泵，所述蠕动泵为多通道蠕动泵，分离池和回液池之间设置至少一层过滤组件，所述过滤组件包括环型筛网和滤膜，所述滤膜设置在环型筛网上；所述分离池底部设置搅拌器，搅拌器连接至电机。 [0008] 进一步地，所述上圆台套合在回液池内，上圆台的顶面低于回液池的顶面；所述进液管的出液口位于上圆台高度的四分之一至四分之三处；所述滤膜为玻璃纤维滤膜。 [0009] 进一步地，所述回液池的底面为倾斜面，回液池的底面与水平面的夹角为15°～ 45°。 [0010] 进一步地，所述过滤组件为一层，所述分离池上部外壁设置圆环柱，所述过滤组件通过搭接组件搭接至圆环柱和回液池之间，所述搭接组件包括第一固定条和第二固定条，所述第一固定条均匀布设在圆环柱的外壁，第二固定条均匀布设在回液池的内壁，第一固定条和第二固定条位于同一水平面；所述环型筛网放置在第一固定条和第二固定条上。 [0011] 进一步地，所述过滤组件为两层，两层过滤组件上下分布，所述分离池上部外壁设置圆环柱，每层所述过滤组件通过搭接组件搭接至圆环柱和回液池之间，所述搭接组件包括第一固定条和第二固定条，所述第一固定条均匀布设在圆环柱的外壁，第二固定条均匀布设在回液池的内壁，第一固定条和第二固定条位于同一水平面；所述环型筛网上设置有供第一固定条和第二固定条通过的缺口，环型筛网放置在第一固定条和第二固定条上。 [0012] 进一步地，所述第一固定条设置在圆环柱的外壁内且与圆环柱转动连接的结构为：所述圆环柱的外壁开设凹槽、凹槽的底部设置第一转轴、凹槽的侧壁设置第一挡板，第一固定条的下部套合在第一转轴外；所述第二固定条设置在回液池的内壁内且与回液池转动连接的结构为：所述回液池的内壁开设凹槽、凹槽的底部设置第二转轴、凹槽的侧壁设置第二挡板，第二固定条的下部套合在第二转轴外；所述环型筛网的截面为“U”形，滤膜放置在环型筛网中部，环型筛网的侧壁高度均高于圆环柱的外壁凹槽的最高处和回液池的内壁凹槽的最高处。 [0013] 基于上述的一种土壤中微塑料的提取装置的提取方法，包括以下步骤：步骤1：采样：采集污染地区土壤； 步骤2：预处理：将步骤1中所采集的土壤样品除去杂物后风干，得到待处理样品； 步骤3：浮选：将步骤2中所得到的待处理样品加入分离池中，并加入浮选溶液，打开电机带动搅拌器搅拌均匀，然后静置2分钟，直至待处理样品分为上层的非沉淀层和下层的沉淀层，非沉淀层包含微塑料颗粒； 步骤4：过滤：将储液罐中加入浮选液，启动蠕动泵通过进液管将浮选液通入分离池中非沉淀层，非沉淀层的液体从分离池中溢出通过滤膜过滤，过滤后的浮选溶液流入回液池中通过蠕动泵吸回至储液罐中重复使用，微塑料颗粒以及其他固体颗粒物被阻隔在滤膜上； 步骤5：清洗：在分离池中加入蒸馏水，利用搅拌器旋转产生的水流清洗分离池，回液池，及分离出来的微塑料颗粒。 [0015] 本发明的有益效果为：（1）分离效果高，处理时间短。本发明利用浮选液可以将土壤中混杂的密度较轻的微塑料颗粒悬浮在溶液上层即非沉淀层，而较重的沉积物依然在溶液底层即沉淀层，然后通过不断的加入浮选液使分离池中溶液溢出，悬浮在非沉淀层的微塑料颗粒随溶液溢出至环型筛网并被环型筛网上的滤膜隔离，从而达到分离的目的，本发明的装置简单，易于操作，可缩短分离时间，且分离效果高。 [0016] （2）节省人力。本发明只需将采集土壤加入分离池中再加入分离池四分之三的浮选液，同时打开蠕动泵，装置便会运行，分离提取土壤中混杂的微塑料颗粒，无需人员时刻看守操作，节约人力。 [0017] （3）应用广泛。本发明适用于陆地土壤、淡水水体沉积物、海洋沉积物等，通过调整浮选液的浓度，可实现分离各种密度的微塑料颗粒。回液池和分离池之间搭接了两个过滤组件，使两个膜直径不同，可截留不同分子，对微颗粒进行分离。 [0018] （4）节约资源。分离池中溢出的浮选液通过滤膜，微塑料颗粒被隔离在滤膜上，浮选液通过滤膜后流入回液池中，出液管通过蠕动泵将回液池中的液体吸入储液罐中进行循环使用，从而可以降低使用成本。 [0019] （5）清洗方便。本装置中分离池的上圆台和下圆台螺纹连接，去掉下圆台即可将分离后的废弃土壤样品倒出，并且分离池底部有搅拌器，清洗方便。回液池的底面为倾斜面，回液池的底面与水平面的夹角为15°～ 45°，使滤后的液体更好的聚集到出液口处，便于出液，不存在液体滞留死角。附图说明 [0020] 图1是本发明一种土壤中微塑料的提取装置的结构示意图；图2是本发明一种土壤中微塑料的提取装置的实施例1的环型筛网和滤膜的结构示意图； 图3是本发明一种土壤中微塑料的提取装置的实施例1的过滤组件与分离池、回液池连接的结构示意图； 图4是本发明一种土壤中微塑料的提取装置的实施例2的过滤组件与分离池、回液池连接的结构示意图； 图5是本发明一种土壤中微塑料的提取装置的实施例2的环型筛网的结构示意图； 图6是本发明一种土壤中微塑料的提取装置的实施例3的过滤组件与分离池、回液池连接的局部结构示意图； 附图中标号为：1为蠕动泵，2为环型筛网，3为回液池，4为分离池，5为搅拌器，6为出液管，7为进液管，8为储液罐，9为电机，10为滤膜，11为第一固定条，12为第一转轴，13为第一挡板，14为第二固定条，15为第二转轴，16为第二挡板，17为圆环柱。 具体实施方式[0021] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：实施例1 如图1至图3所示，一种土壤中微塑料的提取装置，包括分离池4、储液罐8和回液池3，所述储液罐8和分离池4之间设置进液管7，所述回液池3与储液罐8之间设置出液管6，进液管7和出液管6管路上设置蠕动泵1，所述蠕动泵1为多通道蠕动泵1，分离池4和回液池3之间设置一层过滤组件，所述过滤组件包括环型筛网2和滤膜10，所述滤膜10设置在环型筛网2上； 所述分离池4底部设置搅拌器5，搅拌器5连接至电机9。所述分离池4包括上圆台和下圆台，所述上圆台和下圆台的高均为15cm，所述上圆台顶面大底面小、顶面直径为10cm、底面直径为4cm，上圆台的顶面和底面均为开口状态，下圆台顶面小底面大、顶面直径为4cm、底面直径为10cm，下圆台为顶面开口、底面封闭的圆台，所述上圆台和下圆台螺纹连接，螺纹连接处的高为3cm，所述上圆台套合在回液池3内，上圆台的顶面低于回液池3的顶面，所述进液管7的出液口位于上圆台高度的四分之一至四分之三处；所述回液池3的底面为倾斜面，回液池3的底面与水平面的夹角为30°，所述滤膜10为玻璃纤维滤膜。 [0022] 所述分离池4上部外壁设置圆环柱17，所述过滤组件通过搭接组件搭接至圆环柱17和回液池3之间（过滤组件与圆环柱17外壁、回液池3内壁之间可通过设置橡胶垫等现有结构实现密封），所述搭接组件包括第一固定条11和第二固定条14，所述第一固定条11均匀布设在圆环柱17的外壁，第二固定条14均匀布设在回液池3的内壁，第一固定条11和第二固定条14位于同一水平面；所述环型筛网2放置在第一固定条11和第二固定条14上。 [0023] 使用时，直接将滤膜10和环型筛网2放置在第一固定条11和第二固定条14上即可，为了便于将环型筛网2放入和取出，可以在环型筛网2上设置拉环等部件。 [0024] 实施例2如图1、图4和图5所示，与实施例1基本相同，不同之处在于：回液池3的底面与水平面的夹角为45°，所述过滤组件为两层，两层过滤组件上下分布，所述分离池4上部外壁设置圆环柱17，每层所述过滤组件通过搭接组件搭接至圆环柱17和回液池3之间（过滤组件与圆环柱 17外壁、回液池3内壁之间可通过设置橡胶垫等现有结构实现密封），所述搭接组件包括第一固定条11和第二固定条14，所述第一固定条11均匀布设在圆环柱17的外壁，第二固定条 14均匀布设在回液池3的内壁，第一固定条11和第二固定条14位于同一水平面；所述环型筛网2上设置有供第一固定条11和第二固定条14通过的缺口，环型筛网2放置在第一固定条11和第二固定条14上。 [0025] 使用时，将下层的环型筛网2的缺口对准第一固定条11和第二固定条14，使环型筛网2通过缺口穿过上层的第一固定条11和第二固定条14，然后，旋转环型筛网2使缺口与下层的第一固定条11和第二固定条14错开，将环型筛网2放置在下层的第一固定条11和第二固定条14即可。而滤膜10为柔性部件，因此，滤膜10无需设置缺口便可顺利通过上层的第一固定条11和第二固定条14。 [0026] 实施例3如图1和图6所示，与实施例1基本相同，不同之处在于：回液池3的底面与水平面的夹角为15°，所述过滤组件为两层，两层过滤组件上下分布，所述分离池4上部外壁设置圆环柱 17，每层所述过滤组件通过搭接组件搭接至圆环柱17和回液池3之间（过滤组件与圆环柱17外壁、回液池3内壁之间可通过设置橡胶垫等现有结构实现密封），所述搭接组件包括第一固定条11和第二固定条14，所述第一固定条11设置在圆环柱17的外壁内且与圆环柱17转动连接，具体实现方式为：所述圆环柱17的外壁开设凹槽、凹槽的底部设置第一转轴12、凹槽的侧壁设置第一挡板13，第一固定条11的下部套合在第一转轴12外，第一固定条11位于第一转轴12的下部预留一段，当第一固定条11转动至水平方向时，位于第一转轴12的下部的第一固定条11预留段移至第一挡板13下表面而被第一挡板13挡住，使第一固定条11不能继续向下转动，使第一固定条11仅能实现水平至垂直的90°范围内转动；第二固定条14设置在回液池3的内壁内且与回液池3转动连接，具体实现方式为：所述回液池3的内壁开设凹槽、凹槽的底部设置第二转轴15、凹槽的侧壁设置第二挡板16，第二固定条14的下部套合在第二转轴15外，第二固定条14位于第二转轴15的下部预留一段，当第二固定条14转动至水平方向时，位于第二转轴15的下部的第二固定条14预留段移至第二挡板16下表面而被第二挡板16挡住，使第二固定条14不能继续向下转动，使第二固定条14仅能实现水平至垂直的90°范围内转动；第一固定条11和第二固定条14位于同一水平面；环型筛网2的截面设置为“U”形，滤膜10放置在环型筛网2中部，环型筛网2的侧壁高度均高于圆环柱17的外壁凹槽的最高处和回液池3的内壁凹槽的最高处，保证密封性，防止溶液从侧壁泄露导致的过滤效果下降，所述环型筛网2放置在第一固定条11和第二固定条14上。 [0027] 使用时，将上层的第一固定条11和第二固定条14分别收纳至圆环柱17的外壁的凹槽和回液池3的内壁的凹槽内，下层的第一固定条11和第二固定条14均旋转至水平，将下层的环型筛网2和滤膜10放置在下层的第一固定条11和第二固定条14上，然后将上层的第一固定条11和第二固定条14旋转至水平，将上层的环型筛网2和滤膜10放置在上层的第一固定条11和第二固定条14上。 [0028] 实施例4基于实施例1的土壤中微塑料的提取装置的提取方法，包括以下步骤： 步骤1：采样：采集污染地区土壤； 步骤2：预处理：将步骤1中所采集的土壤样品除去杂物后风干，得到待处理样品； 步骤3：浮选：将步骤2中所得到的500g待处理样品加入分离池4中，并加入分离池4容积四分之三的浮选溶液，所述浮选溶液的溶质是为氯化锌，浮选溶液的密度不小于1.5 g/cm3，打开电机9带动搅拌器5搅拌均匀，然后静置2分钟，直至待处理样品分为上层的非沉淀层和下层的沉淀层，非沉淀层包含微塑料颗粒； 步骤4：过滤：将储液罐8中加入浮选液，启动蠕动泵1通过进液管7将浮选液通入分离池 4中非沉淀层，非沉淀层的液体从分离池4中溢出通过滤膜10过滤，过滤后的浮选溶液流入回液池3中通过蠕动泵1吸回至储液罐8中重复使用，微塑料颗粒以及其他固体颗粒物被阻隔在滤膜10上；保持装置运行10分钟，取出滤膜10，并进行后续晾干、挑拣等处理，最终获得所需要粒径大小的微塑料颗粒； 步骤5：清洗：拧下下圆台，将下圆台内的沉淀物倒掉，在分离池4中加入蒸馏水，利用搅拌器5旋转产生的水流清洗分离池4，回液池3。 [0029] 实施例5与实施例4基本相同，不同之处在于所述浮选溶液的溶质是碘化锌。 [0030] 实施例6与实施例4基本相同，不同之处在于所述浮选溶液的溶质是氯化钠。 [0031] 实施例7与实施例4基本相同，不同之处在于所述浮选溶液的溶质是碘化钠。 |
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